[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） uP'x{Pr)  
l9U^[;D  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 8P wobln  
C *\ =Q  
1. 线栅偏振片的原理 Qx9lcO_  
XJ3 5Z+M  
2. 建模任务 ZDmBuf q  

:{iS0qJ  
?m)3n0Uh  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 DPrFBy  
 偏振元件的重要特性： c,$ >u,4  
 偏振对比度 ~w<u!  
 透射率 B2QC#R  
 效率一致性 $'SWH+G  
 线格结构的应用(金属) wnf'-dw]  
J/M_cO*U  
3. 建模任务： ,ux?wa+  
)G7")I J/X  
4. 建模任务：仿真参数 D ^ mfWJS  
}Q7~tu  
偏振片#1: %Uq
uF  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 I8|7~jRB  
 高透过率(最大化) g~5$X{  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) J|DID+M  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) JEF2fro:Z  
偏振片#2: 5jj
<sj!S  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 80X #V  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 !n<vN@V*3d  
 光栅周期：100nm V~V_+  
 光栅材料：钨 9{gY|2R_  
pw^$WK  
5. 偏振片特性 wnaT~r@U'  
CJ*8x7-t  
 偏振对比度：(要求至少50:1) f'hrS}e  
b)+;#m  
fc
'NU(70c  
nf,R+oX  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ar-N4+!@  
S#IlWU  
b' 1%g}  
[.M<h^xrB  
6. 二维光栅结构的建模 ,KXS6:1%5Y  

3h:"-{MW.  
}9w?[hXW"  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 6,nws5dh  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 <ID/\Qx`q  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 0w'%10"&U+  
L&[u
E;ro  
jB+K)NXHL  
sdk%~RN0T  
7. 偏振敏感光栅的分析 d5/x2!mH8  

<:[P&Y  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 L: hEt  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) |7$Fr[2d  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ZT*RD2,  
8. 利用参数优化器进行优化 `)sC".b7  

*v+xKy#M  

AE1EZ#  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 RR,gC"cTi  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 #r\,oXTm  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Ns?8N":  
 #1:最佳的优化函数@193nm ^Ht!~So  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ElJM. a  
MeD}S@H  
9. 优化@193nm ^gP pmb<x  
LxWnPi ^  
 初始参数： MHh>~Y(h  
 光栅高度：80nm nVkPYeeT  
 占空比：40% T$ <l<.Qd  
 参数范围： x|>N  
 光栅高度：50nm—150nm (/x%zmY;/U  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) AfU~k!4`  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 TQXp9juK  
}$6;g-|HX  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 .UxbwTup  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 60 D0z  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 74Fv9  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 VB*`"4e@b<  
d
Mo456L  
10. 优化@193nm结果 uBdS}U  
uc>u=kEue  
 优化结果： * z,] mi%  
 光栅高度：124.2nm BSe{HmDq  
 占空比：31.6%  t0$}  
 Ex透过率：43.1% ;5i~McH# t  
 偏振度：50.0 woQ UrO(  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 (jR7D"I  
SSoD}N  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 @xKfqKoqg  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 I_QWdxn  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 0A]+9@W;  
*@2+$fgz  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 BZ2frG\0&I  
KwEyMR!  
nSMw5  
 初始参数： 2[^p6s[  
 光栅高度：80nm Y~FN`=O  
 占空比：40% L[Z SgRTu  
 参数范围： NeG$;z7  
 光栅高度：50nm—150nm }f/xMp-Y  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /' +GYS
  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% MST\_s%[  
S,Y\ox-  
 优化结果： 6[\b]I\Q  
 光栅高度：101.8nm 17hFwo`  
 占空比：20.9% n@`D:;?{  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 8eAc 5by  
 偏振对比度：50.0 orT%lHwjL  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 &CtWWKS"  
;v}f7v '  
12. 结论 0uw3[,I   
"Uk "  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) ]]R!MnU:$  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 \Z?.Po`!j  
(如Downhill-Simplex-algorithm) F<W`zQ46  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 Mk:k0,z  
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")gd)_FOS  
QQ：2987619807 n]K`ofjl^